和서 찾아본 '로봇공학 열풍 이유'

 

和서 찾아본 '로봇공학 열풍 이유'

로봇공학열풍은 과대포장된 것일까 아니면 절호의 기회일까? 업계, 정부기관, 학계에서 많은 사람들이 궁금해하는 질문이다. 로봇공학은 성공 여부가 특정 기술들, 부대 비용, 기술 통합, 사회에서의 수용 여부 등에 달려 있는 여러 전문 분야에 아우르는 분야의 사례다.

가령, 스마트폰 같은 가전제품의 개발로 인해 컴퓨터 파워나 배터리 기술이 발달한 경우를 생각해 보라. 이처럼 빠르게 성장하고 비용이 저렴한 로봇공학 기술을 지금처럼 응용하기 좋은 상황도 없을 것이다.

기술 통합 분야에서는 네덜란드가 집중 투자와 업체들 간 대규모 협업(이것 또한 국가가 좁아서 가능함)으로 메카트로닉스 분야에서 오랜 성공 경험이 있고 특유의 지식과 독보적인 위치를 차지하고 있다.

요즘 기업들이 적절한 인간-기계 간 인터페이스를 중요시하여 일부에서 가전제품에 다기능 장치들을 제공하고 사용상의 편의를 제공하고 있어 신기술과 시스템에 대한 수용성이 또다시 개선되고 있다.

이런 이유로 나는 로봇공학이 당연히 많은 주목을 받고 있는 것이라고 믿고 있다. 제반 환경이 잘 갖춰져 있고 창의적이고 역량 있는 네덜란드 회사들이 가정용 로봇을 위한 자율 혹은 반자율 시스템, 치료 및 간호 분야를 위한 시스템, 접근이 불가능하거나 위험한 환경을 위한 서비스 시스템 등 새로운 시장에 투자하여 세계적인 로봇 강국이 될 수 있는 시장참여의 기회가 많이 있다.

그러나 한 가지 문제에 있어서는 매우 신중할 필요가 있다. 바로 사회가 로봇공학에 대해 가지는 이미지와 기대치다. 종종 대부분의 사람들은 로봇공학을 고감도 및 지적 능력이 우수한 기계로 생각한다. 로봇공학 기술의 발달과 확장이 가진 가장 큰 위험성은 비상식적인 기대치를 만들어낸다는 점이다.

■ 산업
로봇은 1970년대부터 공장에서 사용되어왔는데 녀석들 덕분에 저임금 국가들과의 경쟁이 아직도 가능하다. 오늘날 자동차 제조업은 로봇을 이용한 자동화된 생산 공정에 따라 대부분의 작업이 이루어지고 있다. 로봇은 작업이 빠르고 정확하고 강인하며 대량 생산이 가능해 가격도 비교적 저렴하다. 생산 과정에서 로봇을 활용하면 생산성도 높아진다.


일본, 독일, 프랑스와 같은 나라들에 비해 네덜란드에는 산업용 로봇 제조업체가 별로 없다. 네덜란드에서 상용화되고 있는 전문 기술들은 용접 로봇(매우 작은 배지나 소수의 품목들을 용접할 수 있도록 특별히 고안되고 프로그램화된 로봇)과 같은 틈새 시장에 집중되어 있다.

네덜란드의 연구개발은 각종 기계류, 생산 공정, 신제품이나 서비스에 로봇 기술을 지능적으로 응용하는 분야에 좀더 중점을 두고 있다. 한 예로 시스템 통합업체들 즉 외국에서 로봇을 수입해 소비자들의 수요에 맞게 재가공하는 회사들에 의한 완전자동 생산 시스템의 개발을 들 수 있다. 맞춤 로봇 외에도 이들 회사는 제품들의 공급 및 운송 시스템과 같은 완전자동 시스템과 소프트웨어도 인도한다.

이들 시스템은 여러 다양한 분야에서 사용된다. 반데르랑데 사는 네덜란드 스키폴공항의 새로운 수화물 분류실에 로봇 여섯 대를 투입해 컨베이어벨트에서 수화물을 가져다 손수레에 옮겨놓는 일을 하게 했다.

네덜란드 공과대학교 세 곳과 임베디드 시스템 기관, 반데르랑데, 댐콘 사는 창고 자동화의 한계를 설정하는 연구 관련 프로젝트인 팰콘 프로젝트 작업에 참여하고 있다. 주요 연구 부문 중 하나는 한 장소 내에서 200~300대나 되는 많은 로봇을 어떻게 다룰 것인가 하는 것이다.
■ 농업
농업 부문은 생산원가가 높아서 항상 더 크고 성능 좋은 농기구가 필요하다. 그런 농기구는 생산성을 높여주고 원가를 절감시킬 수 있다. 동시에 비료의 양도 농작물에 맞게 적절히 조절해서 주는 등 농사일을 정확하게 하는 농기구들도 지속적으로 필요하다. 로봇공학은 생산성은 높이면서 작업의 정확성도 보장해주는 이런 모순적인 필요를 충족시킬 수 있어야 한다.


그러나 해결해야 할 과제들은 수없이 많다. 산업용 로봇이 자동차 문처럼 모양과 크기가 동일한 물품을 취급하는 데 반해 농업 분야에서는 변수가 많다.

“농업부문에서는 일반적인 산업공정에서와는 달리 일조량의 현격한 차이, 농사에 적합하지 않은 기온이나 습도, 흙먼지, 강수량 같은 외부 기후 조건의 변화뿐 아니라 위치, 모양, 영역과 색 등 자연 환경의 본질적인 생물학적 변수가 로봇기술을 응용하는 과정에서 문제를 야기할 수 있습니다.” 와겐닝겐대학교의 농업 기술분야 반 헨텐 교수는 말한다. 

여기서 엄청난 도전은 센서들로부터 받은 자료들을 사용해 자의적인 작업에 필요한 옳고 적절한 행동을 산출해낼 수 있는 소프트웨어를 개발하는 것이다.

와겐닝겐대학교에서 오이 수확 로봇을 개발하는 과정에서 가장 힘든 과제가 카메라 영상을 로봇 팔의 수확하는 행동으로 전환시키는 소프트웨어 개발이었다. 하지만 로봇은 장미 등의 절화 식물들의 줄기 절단 작업은 이미 완전 자동으로 할 수 있는 단계에 있다.

마슬루이스에 본사가 있는 렐리 사가 개발한 착유로봇은 지금까지 17년 동안 상업적 성공을 거두고 있다. 이 회사는 현재 60여 개국에서 활동 중이다.

젖소들은 자주 젖을 짜 주는 것을 좋아하겠지만 착유로봇 없이 농부 혼자서 그 모든 일을 다 하기에는 작업량이 너무 많다. 젖소들은 각자 자발적으로 착유로봇에게 다가가서 축사에서 착유할 구획에 위치를 잡는다. 로봇들은 각각의 젖소와 착유량을 구별할 수 있다.

와겐닝겐대학교는 네덜란드의 수많은 농업용 로봇 개발을 육성하는 온상이다. 이곳에서는 영상처리시스템이 수확량의 변화가 적절히 기록되고 있는지를 확인시켜 준다.

앞서 언급한 오이 수확 로봇 외에도 질병을 진단하는 필드 로봇 시스템을 개발한 곳도 바로 여기다. 이 로봇은 알뿌리식물이 심겨진 밭을 누비고 다니며 고감도 카메라 기술을 이용해 병에 걸린 식물을 감지해낸다.
■ 의료서비스
인구 고령화, 노동 인구의 감소, 입원 기간의 단축, 전문 의료시설 요양에서 자택요양으로의 전환, 비용 절감, 소비자지향 공급 등의 문제를 해결하려면 로봇이 필요하다. 의료서비스용 로봇 시장의 규모는 향후 몇 년 동안 급팽창할 것이다.

의료서비스용 로봇 시장은 재활뿐 아니라 의료적 개입(치료)에 중점을 둔 응용분야와 육체적 기능 개선을 위한(간호) 응용분야로 이루어질 것이다. 치료 분야에 응용한 예로는 최소침습수술(기존의 의과적 시술보다 훨씬 더 작은 절개술이 요구되는 수술)을 위한 장치나 도넛 모양의 유연한 회전판이 달린 자율 장 검사 로봇용 롤링 도넛 메커니즘의 개발이다.

영역이 훨씬 더 광범위한 간호 분야에 응용한 예로는 환자의 팔 훈련을 위한 로봇 팔, 뇌경색에 걸린 환자나 걸을 때 부분 마비를 일으키는 환자에게 도움을 제공하는 로봇 다리, 간호인인 환자를 들어올려 침대 밖으로 쉽게 끌어내는 데 도움이 되는 로봇 재킷 등이 있다.

또 다른 예로는 네덜란드 가정에서 노인들을 위해 사용하고 있는 파로가 있다. 파로는 부드러운 재질의 하얀 바다표범가죽으로 만든 일본의 치료용 로봇 바다표범이다.
 

파로는 안아 주면 가르랑거리며 만족스러운 소리를 내고 꼬리를 흔들거나 검정색의 큼직한 눈을 사랑스럽게 깜박거린다. 이 로봇은 환자들의 마음을 차분하게 만들어줄 목적으로 고안되었는데 감정적 반응을 촉발시키면 작동한다.

도모틱스의 사용으로 원격간호가 가능해져 장애나 고질병이 있는 사람들이 다른 사람의 도움 없이도 장기간 혼자 집에서 지낼 수 있게 되었다. 자택 요양에 응용한 로봇공학의 한 예로 같이 화장실에 왔다 갔다 해주는 일처럼 치매기가 약간 있는 사람들을 가정 내에서 여기저기 동행해주는 로봇 애완 동물이 있다.

네덜란드는 치료와 간호 둘 다에 중점을 둔 생물의학 연구 분야에서 지식 기반이 견고하다. 공과대학교들과 TNO, 대학 병원들에서 이 분야에 대한 연구가 집중적으로 이루어지고 있다.

의료 시술에 대한 연구는 영상 수술 시스템, 시각화, 의료 시술의 영상 유도 등 좀더 근본적인 주제에 중점을 두고 있다. 또한 관상 질병 영상 수술에 대한 진단 영상, 영상 유도 개입, 최소침습수술, 임상 평가와 종양학도 관련 연구 주제다.

최소침습시술은 로테르담, 델프트, 라이덴대학교로 이루어진 컨소시엄이 지역 '의료 델타 프로그램에 맞춰 연구하고 있는 주제들 중 하나다. 트웬테대학교와 협력하여 뢰싱 레발리다티에센트룸의 연구부서가 로봇공학의 활용과 재활용 원격진료 기법에 대해 광범위하게 연구를 진행하고 있다.

델타 주이도스트의 지역 기술혁신 프로그램인 피에켄 또한 원격제어 의료용 로봇 개발 프로젝트에 보조금을 지급했다. 현재 아인트호벤공과대학교, TNO, 필립스 헬스케어, 메카트로닉스 아이디어 센터, KMWE 정밀 시스템 및 정밀 부품 회사, 토목공사업체 프렝켄 등으로 구성된 대규모 컨소시엄이 이 프로젝트를 진행하고 있다.


여러 개별 기업들도 의료서비스용 로봇공학 응용 기술을 개발하고 있다. 가령, 필립스 사는 간호 시장을 겨냥한 ‘아이필’ 개발에 주력하고 있습니다. 아이필은 몸 속 특정 부위까지 자율적으로 이동해 약을 정확하게 운반해 준다.

EFI BV 사는 힘반영 수술도구들(FROI)을 활용해 외과의가 아주 민첩하고 세심하게 수술할 수 있도록 돕는 도구를 개발하고 있다. 간호 시장을 겨냥해 이그젝 다이나믹 사는 ‘지능형 보조 로봇팔(iARM)’을 개발했다. 전자 휠체어에 부착하는 이동식 로봇팔이다. 길이가 대략 80cm인 이 로봇팔은 움직이는 범위가 인간의 팔과 거의 비슷하다. 이 로봇팔을 이용해 먹고 마시거나 땅에서 물건을 집어 올릴 수 있다.

TNO, 빌란스 및 기타 관련업계가 의료서비스 부문에서 2025년까지의 로봇공학의 발전과 응용에 대해 로드맵 연구를 실시해본 결과 응용분야는 많아도 어떤 분야도 발전 규모가 광범위하지 못했다. 다시 말해 아직도 엄청난 기회들이 도사리고 있는 것이다.
■ 도전 과제들
지능 수준의 향상
로봇공학은 꾸준히 성장하고 있는 비교적 새로운 연구 분야다. 지금까지 보면 인간이 당연히 할 수 있는 일들을 로봇이 할 수 있도록 만드는 게 매우 어렵다는 사실을 알 수 있었다. 내부에 각종 물건들이 있는 폐쇄 공간에서 베어링을 찾고 소리들에 반응하고 대화를 이해하고 크기, 재료, 단단한 정도 등이 제 각각인 물건들을 거머쥐는 일 등이 있다.

최근 영국에서 고감도 센서들의 도움으로 달걀을 거머쥘 수 있는 로봇 손이 개발되었다. 그러나 이 로봇 손의 성능이 아직은 달걀을 인식해 깨트리지 않고 그것을 들어올릴 수 있을 만큼 뛰어나지는 못하다. 미국 매사추세츠대학교의 로봇공학 전문가인 올리버 브룩에 따르면 요구 받은 행위에 대해 로봇이 스스로 순서를 정확히 산출해내는 일에는 여전히 아주 초기 단계에 있다고 말한다.

로봇공학은 꾸준히 성장하고 있는 비교적 새로운 연구 분야다. 지금까지는 인간이 당연히 할 수 있는 일들을 로봇이 할 수 있도록 만드는 게 매우 어려웠다.

가령, 내부에 각종 물건들이 있는 폐쇄 공간에서 베어링을 찾고 소리들에 반응하고 대화를 이해하고 크기, 재료, 단단한 정도 등이 제 각각인 물건들을 거머쥐는 등의 일. 최근 영국에서 고감도 감지기들의 도움으로 달걀을 거머쥘 수 있는 로봇 손이 개발되었다.

	로봇이 주유를? 네덜란드 자동주유시스템 네덜란드 로봇공학 현주소를 짚어보다

그러나 이 로봇 손의 성능이 아직은 달걀을 인식해 깨트리지 않고 그것을 들어올리는 법을 알만큼 뛰어나지는 않다. 미국 매사추세츠대학교의 로봇공학 전문가인 올리버 브룩에 따르면 로봇이 요구되는 행위의 순서를 스스로 정확히 산출해내는 데는 여전히 아직 아주 초기 단계에 있다.

각기 다른 센서들에서 보내오는 자료들을 처리해야 할 때 종종 문제가 발생한다. 물건을 집어 올리기 전에 먼저 어떤 종류의 제품인지를 인식할 수 있어야 한다. 그 반대로는 불가능하다. 컴퓨터 연산 능력의 향상과 센서 분야의 발전, 제어 소프트웨어 및 기술자 덕분에 로봇들은 점점 더 많은 작업들을 감당해내고 있다.

안전과 인간-기계 상호작용의 측면
산업용 로봇은 로봇 자체의 지속적인 움직임, 로봇 팔의 움직임, 녀석들이 수행하는 용접 작업 때문에 종종 가드레일로 방어막을 쳐둔다.

생산 속도를 높일 수 있다는 점에서 보자면 이상적인 작업 환경은 인간과 로봇 간 상호작용이 더욱 많아지는 것이다. 로보틱스 어소시에이션 베네룩스는 더욱 안전한 작업 환경을 보장하기 위해 로봇 안전을 보증하는 품질표시를 개발하고 있다.

여기서 해결해야 할 과제 중 하나는 로봇이 불필요한 장소나 시점에 행동하지 않도록 프로그램을 짜는 것이다. 전자식 위치 스위치를 이용하면 가능하다. 이 스위치는 로봇이 출입금지구역에 들어가려 하면 움직임을 멈추게 만든다.

생산 현장과 같은 분명히 제한된 구역에서는 프로그램화가 어느 정도 가능하다. 하지만 안전 문제를 고려했을 때 로봇 공학이 공공생활 영역에 도입될 경우 프로그램화는 훨씬 더 복잡해질 것이다.


의료서비스용 로봇에 대한 사회의 수용성
생산현장을 떠나 로봇이 사람이 생활하는 공간인 거실에 도입되면 인간-로봇 상호작용은 더욱 중요해질 것이다. 문제는 노인들을 씻기고 어린아이를 먹이는 등 로봇들이 넘겨받은 돌보는 일을 인간이 어느 정도까지 수용할 것인가 하는 것이다.

이런 식의 전개 양상이 개인주의적인 '자기 일은 자기 힘으로 처리하는 사회'를 연상시킨다면 이는 별로 권할만한 일이 아니다. 의료서비스의 사회적 측면, 즉 환자에 대한 인간적 관심은 항상 필요하다. 하지만 의료서비스 분야에도 분명 로봇공학으로 작업이 훨씬 수월해지는 부분들이 있을 것이다. 이런 점에서 디자인적 요소는 상당히 중요하다고 할 수 있다.

껴안기 좋은 부드러운 재질의 로봇 인형 '파로'를 통해 확인했듯이 로봇의 모양이 멋지고 사용하기 편하면 사람들은 로봇공학에 더욱 친밀함을 느낄 것이다. 네덜란드는 디자인 부문에서도 강하기 때문에 로봇의 디자인적 요소에 있어서도 중요한 역할을 할 수 있을 것입니다.

자동주유 로봇시스템
착유로봇에서 영감을 얻어 자동주유소가 생겨났다고 주유소 체인 밴 스테버른의 프로젝트 매니저인 앨버타 밴 스테버른이 말했다. 로텍 엔지니어링 BV와 제휴해 그녀는 현재 네덜란드의 에멀로드 시에서 시범운영에 들어간 자동주유 로봇시스템을 개발했다. 주유소의 급유 펌프 옆에 위치한 자동주유 로봇은 차량을 인식하고 주유덮개를 연다.

두 번째 팔로 주유덮개를 돌려 열고는 세 번째 팔로 주유손잡이를 빼서는 기름을 채워준다. 주유가 끝나고 나서 로봇이 주유구를 닫고 주유손잡이도 제자리에 두고 나면 운전자는 가던 길을 계속 갈 수 있다. 또한 로봇은 차량 주인에게 기름값을 청구하도록 프로그램 되어 있다. 초기에 이 로봇은 주유해야 하는 차량의 각기 다른 모양들을 식별하지 못했으나 지금은 네덜란드 도로에 돌아다니는 모든 차량의 80%를 인식할 수 있다.

다자간 협업
결론적으로 또 다른 핵심 과제는 네덜란드에서 진행되는 다양한 연구 분야를 통합하는 것이다. 기초연구분야에서 지식 기반은 잘 마련되어 있지만 지식들이 메카트로닉스에서 행동 과학에 이르기까지 여러 다양한 연구단체에 산만하게 퍼져 있어 정돈이나 통합을 이루지 못하고 있는 상태다.

로보틱스 센터 트웬테는 메카트로닉스 산업뿐 아니라 생물의학기술, 정보기술과 행동과학 등 트웬테 대학교의 광범위한 로봇 관련 부서를 통합할 목표를 향해 진일보하고 있다.
3TU 첨단기술 시스템 분야 연구개발 센터는 국가적인 로보네트 기반을 처음으로 마련했다. 관련 업체들이 주로 틈새 시장 공급자들이어서 산업은 전반적으로 분화되어 있다.

나노테크놀로지, 바이오테크놀로지, ICT와 인지과학의 융합은 지능형 로보틱스 산업의 발전을 위한 든든한 기반이 될 수 있다. 이들 분야가 네덜란드의 과학 및 기술혁신 아젠다에서 중점을 두고 있는 것들이다. 그러므로 핵심 과제는 이들을 통합하는 것이다. 

www.twanetwerk.nl

amanda verdomk & argen goetheer 네덜란드 과학기술 현지 연락사무소 네트워크 | 2010-01-28

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